Там Кювье вел не только преподавательскую, но и исследовательскую работу. А также писал труды по систематике фауны. Всех животных он классифицировал по четырем типам строения тела (к слову, понятие «тип» тоже ввел Кювье). Животные первого типа — «членистые» — покрыты твердым панцирем, а их тело состоит из члеников (раки, многоножки). Представители второго типа — «мягкотелые» — имеют мягкое тело, заключенное в твердую раковину (улитки, осьминоги). Третий тип обладает расчлененным внутренним костным скелетом — это «позвоночные». А животные четвертого типа — «лучистые» — похожи на морских звезд: части их тела расположены по радиусам, исходящим из одного центра. Внутри каждого типа Кювье выделил классы (причислив, например, птиц, рептилий, рыб и млекопитающих к позвоночным), а всю систему изложил в труде «Царство животных», где кроме прочего описал анатомические особенности классов.
В 1802 г. Кювье занял кафедру сравнительной анатомии в Сорбонне. Продолжая изучать животных, он анализировал сходства и различия между ними. И в итоге разработал теорию «соотношения частей организма». По Кювье, все органы и структуры связаны между собой, а их строение и функции зависят от окружающей среды. Проще говоря, каждое животное приспосабливается к той среде, в которой живет, находит корм, укрывается от врагов и заботится о потомстве. Ни одна из систем организма не может измениться без того, чтобы не изменились другие, и каждая из них определяет остальные структуры. К примеру, копытное питается травой, значит, ему нужны массивные зубы. Мощные челюсти требуют развитой мускулатуры, да и голова должна быть достаточно большой по отношению к туловищу. Чтобы поддерживать ее, необходимы крепкие шейные позвонки с отростками. Растительная пища долго переваривается, что ведет к развитию объемного желудка и длинного кишечника. Развитая пищеварительная система требует широких ребер и большого живота. Ну а рога служат защитой от хищников.
Однажды некий житель города Маастрихт прислал Кювье кости неизвестного существа, предполагая, что это кит (хотя другие ученые видели сходство с крокодилом, а церковь вообще приняла кости за останки мученика). Проведя скрупулезную работу, Кювье сделал вывод: кости принадлежат рептилии, обитавшей в водах Голландии миллионы лет назад. На это указывали большие позвонки, огромная голова и челюсть с множеством острых зубов. А останки рыб и моллюсков, которыми, по-видимому, питался монстр, выдавали в нем хищника. Существо назвали мозазавром (в переводе с греческого — «пресмыкающееся реки Маас»), а Жорж своим исследованием положил начало палеонтологии.
Увлекшись изучением ископаемых, Кювье восстановил облик около 40 вымерших животных. Он доказал, что когда-то на месте Европы было теплое море, где обитали огромные хищники — ихтиозавры и плезиозавры, а в небе летали птеродактили, или «пальцекрылые» (об этом свидетельствовало ископаемое крыло, которое представляло собой кожистую перепонку, натянутую между туловищем и удлиненным мизинцем). Кроме того, Кювье обнаружил, что все останки в земной коре располагаются в определенном порядке. В нижних пластах содержатся кости морских рыб и пресмыкающихся; в средних — иные пресмыкающиеся и мелкие млекопитающие с примитивным строением черепа. Еще выше можно найти древних млекопитающих и птиц, а в отложениях, предшествующих современным, Кювье обнаружил останки мамонта, пещерного медведя и шерстистого носорога. Таким образом, ученый убедился, что каждой эпохе соответствовал особый животный мир и что все древние звери вымерли.
Помимо этого французский ученый обратил внимание еще на одну деталь: «Чем древнее слои, тем однообразнее на большом пространстве каждый из них; чем они новее, тем чаще они меняются на небольших пространствах. Значит, перемещение слоев сопровождалось изменениями природы влаги и растворенных в ней веществ, и когда некоторые слои выступили из воды, разделив поверхность моря островами и горными цепями, то в морских бассейнах могли произойти различные изменения».